[发明专利]一种提高风能利用率的垂直轴风力发电机及其使用方法

摘要

本发明提供一种提高风能利用率的垂直轴风力发电机及其使用方法，包括风叶、自驱动装置和对风控制器。风叶包括第一风叶和第二风叶，第二风叶铰接于第一风叶的叶尖处；自驱动装置包括有驱动电机、液压缸和刻度弹簧，液压缸和刻度弹簧均连接第一风叶和第二风叶。本发明的风叶转动时，对风控制器根据风叶转动角度控制自驱动装置，在驱动电机的作用下使液压缸动作，在风叶压力侧使第二风叶的受风面积最大，而在吸力侧使第二风叶的受风面积最小，同时刻度弹簧记录第二风叶相对于第一风叶的旋转角度，并将其回传至对风控制器以实现角度的实时矫正。本发明采用上述结构可使风叶回程风阻最小，进程风阻最大，显著提高垂直轴风力发电机的风能利用率。

主权项

一种提高风能利用率的垂直轴风力发电机，其特征在于：包括转轴、风叶、风向仪、自驱动装置、对风控制器、底座、顶座；风叶包括第一风叶和第二风叶，第二风叶的叶根铰接于第一风叶的叶尖处，两者实现相对转动；所述风向仪固定安装于垂直轴风力发电机顶座上，用于自动记录风向，并同时将风向数据实时传递给所述对风控制器；所述自驱动装置包括有驱动电机、液压缸和刻度弹簧，其中，液压缸的两端分别固定连接在第一风叶和第二风叶上；所述驱动电机由对风控制器控制，用以实现液压缸在直线方向的伸缩，在液压缸伸缩的同时，第二风叶与第一风叶实现相对转动，使第二风叶在其成为正压侧时，受风面积始终最大，而在第二风叶成为负压侧时，受风面积始终最小；所述正压侧为风叶转动过程中其转速方向与风速方向的夹角为锐角、作正功的一侧风叶，所述负压侧为风叶转动过程中其转速方向与风速方向夹角为钝角、作负功的一侧风叶；所述液压缸在直线方向伸缩的同时，刻度弹簧记录第一风叶和第二风叶的相对转角，并将该相对转角值实时传递给对风控制器，实现风叶角度的实时矫正；所述对风控制器在接收到所述相对转角值和所述风向仪的风向数据时，输出控制信号给驱动电机，用以控制所述液压缸的直线推进速度和直线推进加速度，以使第二风叶的受风面积最大或最小；所述刻度弹簧为盘形刻度弹簧，并且带有盘形刻度盘；所述液压缸的两端分别固定连接在第一风叶和第二风叶的叶根与叶尖的连线上，该连线为第一风叶和第二风叶的中心对称线，且两个端点分别位于第一风叶和第二风叶叶根与叶尖连线的中点位置；所述风叶位于正压侧时，风叶平面基本垂直于风速方向，使风叶的受风面积始终最大，所述风叶位于负压侧时，风叶平面基本平行于风速方向，使风叶的受风面积始终最小。